乳化碳氢燃料与碳氢燃料传热特性实验对比研究

在压力为3 MPa,质量流量为2. 6 g/s,出口流体温度加热至900 K的条件下,实验研究超临界压力下,对比含水量分别为20%和30%的乳化碳氢燃料与碳氢燃料的传热特性。实验结果表明:超临界压力下乳化碳氢燃料比碳氢燃料的热沉更大、热流密度更大、定压比热容更大、换热能力更强。故乳化碳氢燃料的传热特性更好,更适用于作为发动机再生冷却的冷却剂。     

超临界碳氢燃料对流换热特性解析

选用10组分模型替代碳氢燃料,对其在临界点附近的物理特性进行详细分析描述。根据超临界碳氢燃料热物性变化及其在管道内的对流换热特征,基于边界层理论,建立其在换热管中对流换热边界层分析模型和微分方程式,采用理论分析方法给出多项式和正弦速度分布式下常物性和变物性时的温度分布函数表达式。给出的计算公式为超燃冲压发动机的冷却计算提供指导。     

超临界碳氢燃料流动换热的仿真研究

建立了适用于温度、压力大范围变化的超临界碳氢燃料换热特性研究的一维模型,试验验证了模型的可靠性,基于该模型分析了质量流率、换热状态转换和压力等因素对超临界碳氢燃料的换热特性的影响。结果表明:4.0 MPa的低压力工况下,在超临界碳氢燃料的拟临界温度附近存在传热强化现象,而7.0 MPa的高压力工况下,该传热强化现象消失;不论质量流率的大小,4.0 MPa工况下的传热系数始终高于7.0 MPa工况下的传热系数,压力的高低在超临界碳氢燃料的汽相换热区对传热性能的影响更为显著;40kg/(m2.s)的低质量流率条件下,由液相换热区向汽相换热区的换热状态转换将导致转换区附近的传热恶化,而增大质量流率则可避免该问题的发生。     

亚/超临界压力下碳氢燃料液滴的燃烧特性

建立了一个适用于超临界压力下包括能够正确描述跨临界迁移现象的液滴燃烧模型,提出了跨临界迁移时刻液滴表面处燃料质量流束有限的新观点.利用开发的计算模型,以碳氢燃料液滴自燃着火为研究对象,研究了亚临界和超临界压力下单液滴的燃烧特性,并从传热传质过程出发,阐明了跨临界迁移前、后液滴燃烧过程的热质输运机理及物理控制因素.结果表明:在亚临界压力下,液滴燃烧不会发生跨临界迁移现象,燃烧过程始终受燃料在液滴表面处相变的控制,液滴的燃烧速度取决于传热过程,并且液滴温度受该压力下燃料沸点的限制而增长缓慢.而在超临界压力下,液滴着火之后很快发生跨临界迁移现象,此后燃料向燃烧反应区域的扩散不存在相变,液滴的燃烧速度取决于传质过程,并且液滴温度不再受燃料沸点的限制而持续升高.     

分离式热管小螺旋管蒸发段换热特性的实验研究

将小螺旋管应用于分离式热管的蒸发段。通过采用玻璃管和不锈钢管模拟分离式热管的蒸发段,对不同充液率和热流密度下,小螺旋管管内流体的流动与换热特性进行了实验研究。通过可视化实验观察小螺旋管蒸发段管内流型,初步分析热流密度和充液率对流型转换的影响,讨论壁温分布与管内两相流流型的关系。提出螺旋管内的脉冲震荡和二次回流使得管内流体的紊动强化,从而使平均换热系数和临界热流密度得以提高,不会产生壁温飞升,具有较好安全性的结论。     

碳氢燃料低温定压比热测量实验研究

基于流动型定压比热容测量方法,本文设计了一套适用于高压低温的碳氢燃料定压比热测量系统,温度测量范围:233.45~313.65 K,最高压力达到10 MPa,测量定压比热容的扩展相对不确定度为1.24%~2.20%(置信因子k=2)。实验在通过纯物质正己烷和质量比1:1正庚烷-正辛烷二元混合物对测量系统可靠性进行验证的基础上,测试了3种碳氢燃料A、B、C压力:0.7、1.5、3和6 MPa,温度:233.45~313.65 K的比热值,结果表明:3种燃料在4种压力下,定压比热分别随温度的增加而增加;在低温区,燃料A、B受温度的影响程度要小于燃料C;压力基本不影响碳氢燃料低温定压比热。该低温高压比热测量系统的建成为进一步开展碳氢化合物及其混合物低温定压比热的研究创造了条件。     

竖壁自然对流换热系数计算研究

本文对竖壁自然对流求解提出了新的条件假设，给出了其合理的控制方程，通过计算，得出了自然对流计算的新准则关系式，拓展准则的适用范围，可以为工程精计算采用。     

水平窄空间沸腾传热的实验研究

通过对五种尺寸的窄空间试验元件分别以水和乙醇做工质进行实验。研究了窄空间间距、窄空间尺寸、不同工质及不同热流密度对窄空间沸腾性能的影响。结果表明：当窄空间尺寸与热流通等因素组合恰当时。其换热系数可比大空间池沸腾提高3～6倍；临界热流密度有所降低。     

吸热型碳氢燃料高压低温密度测量实验研究

为实现吸热型碳氢燃料的低温密度在线测量,基于计数率模式下的gamma(伽马)射线衰减原理,设计一套适用于高压、低温的碳氢燃料密度测量系统,温度测量范围:233~333 K,最高压力达到10 MPa,合成相对标准不确定度为:0.13%~1.46%。分别通过正己烷和质量比1∶1正庚烷-正辛烷二元混合物对测试系统测量精度进行验证,实验结果表明:密度测量的最大相对误差控制在0.67%,相对误差绝对平均值分别为0.22%、0.07%。在此基础上,对碳氢燃料A在压力:0.7、3和6 MPa,温度:234.15~323.45 K时的密度进行测量,并计算碳氢燃料A等压热膨胀系数,结果表明,燃料A在三种压力下,等压热膨胀系数αp随着测试温度的升高而增加;低温下,高压不利于热量在流体中的扩散。实验中还发现,当温度接近230.65 K时,碳氢燃料在预冷管路中逐渐由液相变为固相,系统工作压力急剧升高。此套密度测量系统为开展吸热型碳氢燃料低温密度的测量创造了条件。     

T型沸腾强化换热管传热性能的实验研究

对一种T型翅片内螺纹沸腾强化换热管进行换热性能实验研究,管外以制冷剂R134a为工质,管内以水为介质,在定热流密度(q=9 000 W/m2)与定水流速(v=1.5 m/s,v=2.6 m/s)的工况下得到一系列实验数据.利用Wilson图解法得到管内外的换热系数,并与理论光管计算值进行比较,得出T型翅片管管内外沸腾换...     

柴油－甲醇－水复合乳化燃料喷雾特性的研究

本文介绍了柴油一甲醇一水复合乳化燃料的喷雾特性的研究。作者采用４ｆ十字光路激光全息法，在一台拉径为１００ｍｍ、冲程为１２０Ｙｎｍ、加长活血直喷式单缸试验机上研究了不同配比复合乳化燃料的喷雾发展过程和燃烧室内空气运动对喷雾发展的形响，以及它的喷雾油滴粒度大小及其分布特性。该项研究为进一步研究柴油机燃用这种新型乳化燃料的燃烧特性和合理组织燃烧过程提供了依据。     

蒸发冷却板式换热器的传热与阻力实验研究

通过对板式换热器传热的理论分析和在干工况、喷淋工况下的实验研究,得出板式换热器在喷淋情形下空气侧喷淋水量对强化对流传热系数的影响关系,进而拟合出喷淋情形下空气侧的对流传热系数的关联式。同时为了综合考虑由于喷淋造成的换热器性能的变化,还对喷淋前后空气侧的阻力变化进行了测试分析。     

以水为工质的EHD强化管内对流换热实验研究

以水作为工质,实验研究了EHD(Electrohydrodynamics)对水套管式换热器内对流换热过程的强化作用机理。实验中,在水套管换热器换热管中心设置一直流式高压电极,电极电压DC设置范围为0～40 kV,分别进行了5组不同流量下不同电压值的组合强化实验。实验结果表明:不同管内流量条件下电场对管内传热过程均有不同程度的强化作用,当流量为0.1 m3/h时,其电场强化系数θ最大,为1.224;流量为1.0 m3/h时,电场强化系数θ最小。实验证实了电场对于以水为工质的对流传热过程具有强化作用,但电场强化效果具有对流量变化敏感性的特点,同流量下存在最佳强化电压值而非电压值越高强化效果越大。     

恒热流时污垢对管内对流换热过程热力学性能影响的分析

基于热力学第一、二定律,在恒热流工况下分析了污垢对管内对流换热过程热力学性能的影响,提出了一项在恒热流工况下反映污垢对管内流换热过程热力学性能影响的指标-无因次熵产相对增加数;讨论了管内流体雷诺数（无污垢时）和无因次热流密度等参数对无因次熵产相对增加数的影响。研究结果表明,该指标不仅能反映污垢对管内传热过程的影响,而且能反映污垢对管内流动过程的影响,而由污垢层导热所引起的熵产在管内传热过程总的熵产中占有重要的地位,同时,还把结果与恒壁温时的有关结果进行了比较。     

微细通道CO_2流动沸腾换热临界热流密度研究

CO2在微细通道内流动沸腾换热过程所具有的临界热流密度(CHF)对于其换热系数有着重要影响。根据国内外现有发表的公开文献的实验数据分析了质量流量、饱和温度、管径等对临界热流密度的影响,并对理论模型与试验数据进行误差分析。发现Bowring预测关联式对小于3 mm管径内临界热流密度预测精度较高,在30%误差范围内可以达到70%预测精度,Wojtan预测关联式具有较小的平均绝对误差。提出了今后CO2在微细通道内沸腾换热CHF的研究方向。     

流速对非等温凝结表面Marangoni凝结换热特性的影响

在具有温度梯度的凝结表面上进行了水-酒精混合蒸气的Marangoni凝结的实验。研究了3种流速(V=2、4和6 m/s)对凝结表面上不同位置热流密度的影响。研究发现:流速对纯水蒸气和混合蒸气凝结时的表面温差和热流密度的影响是不同的。对纯水蒸气而言,流速增大后,表面温差和热流密度是增加的,并加剧了热流密度的分布不均(热流密度的相对差值在压力为31.2 kPa,流速2 m/s时为0.538,流速4 m/s时为0.6,流速6 m/s时为0.625)。对于混合蒸气,表面温差随流速的增加而减小,而热流密度增大很少(压力31.2 kPa,流速2 m/s时为0.186,4 m/s时为0.182,6m/s时为0.098)。